Учебное пособие: Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 261000 Иркутск 2002

Министерство образования Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ГЕММОЛОГИИ

Составила Е.В. Золотарева

ДИАГНОСТИКА САМОЦВЕТОВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 261000

Иркутск 2002

Лабораторные работы по курсу :

Диагностика самоцветов.

.

1.Знакомство с приборами,используемыми в геммологических лабораториях, с процедурами исследования цветных камней.

2.Определение оптического характера, показателя преломления драгоценных камней.

3.Приемы работы с микроскопом. Включения в камне.

4.Определение удельной массы (плотности).

5.Дихроскоп. Спектроскоп. Устройство, приемы работы.

6.Диагностика изотропных драгоценных камней. Гранаты и шпинели (природные и синтетические).

7.Диагностика берилла и его разновидностей.

8.Диагностика корундов.

9.Диагностика минералов группы кремнезема: природных и синтетических.

10.Диагностика опала: обыкновенного и благородного.

11.Определение камней с близкими диагностическими свойствами.

12.Диагностика стекол: природных и искусственных.

13.Диагностика жемчуга, янтаря и коралла и их имитаций.

14. Определение некоторых поделочных камней и их имитаций.

15. Контрольное задание.

ВВЕДЕНИЕ

Курс “Диагностика самоцветов” вводится для студентов третьего курса специальности 12.12.00 (“Технология художественной обработки материалов”). К этому времени студенты освоили теоретические знания по физике и химии кристаллов, а также приобрели некоторые практические навыки по определению ряда характеристик как прозрачных, так и непрозрачных цветных камней.

Задачей лабораторных работ по курсу “Диагностика самоцветов” является исследование и анализ свойств ювелирных материалов и на основе полученных данных точно диагностировать самоцветы. Для этого необходимо хорошо освоить специфические методы исследования, применяемые для диагностики драгоценных камней. Данные методы должны быть не разрушающими, так как материал исследований имеет свою цену и часто не малую. Любое повреждение может сказаться на качестве камня, что естественно повлияет и на его стоимость. Сложность изучения составляет также и то обстоятельство, что определяемый камень может находиться в оправе, и вынимать его из оправы нежелательно.

Цель лабораторных работ – приобретение практических навыков в идентификации самоцветов. Студент должен научиться применять различные методы диагностики для того, чтобы отличать ювелирные и поделочные камни от их многочисленных имитаций.

Обобщая свои знания по предыдущим геммологическим дисциплинам и применяя методы диагностики камня, студент может в ряде случаев определить принадлежность природного материала к конкретному месторождению.

Методическое пособие содержит подробное описание приборов и инструментов геммологической лаборатории, а также геммологических методов исследования. Далее даны диагностические признаки наиболее распространенных цветных камней и практические рекомендации по их определению. Все эти сведения распределены по лабораторным работам и расположены в порядке их выполнения.

Лабораторная работа №1.

Знакомство с приборами, используемыми в геммологических лабораториях, с процедурами исследования цветных камней.

Цели: - ознакомление с порядком работы в геммологической лаборатории;

- ознакомление с инструментами и приборами, применяемыми при идентификации самоцветов

Задачи : - приобрести навыки первоначального исследования камня;

- научиться правильно измерять вес и размеры камня.

1. Ознакомиться с рабочим листом для систематической идентификации ювелирных камней ( см. Приложение 1).

Инструменты и приборы, используемые в геммологических лабораториях:

1) Весы.

2) Штангенциркуль, микрометр, измерительный микроскоп.

3) Лупа.

4) Полярископ.

5) Коноскоп.

6) Рефрактометр.

7) Микроскоп.

8) Дихроскоп, фильтр Челси.

9) Спектроскоп.

10)Люминесцентная лампа.

Процедуры исследования цветных камней.

1)Исследование невооруженным глазом (в том числе определение веса, размеров).

2)Увеличение (лупой, микроскопом).

3)Полярископическое исследование.

4) Считывание показателя преломления.

5)Определение плотности.

6)Дихроскопическое исследование.

7)Спектроскопическое исследование.

8) Люминесцентное исследование.

2. Размер камня.

Инструменты:

· штангенциркуль,

· микрометр,

· измерительный микроскоп

Методика работы с измерительным микроскопом.

1.Установить микроскоп основанием на измеряемый образец так, чтобы окно в колонке находилось против внешнего источника света.

2.Наблюдая в окуляр и вращая окулярное кольцо, установить резкое изображение шкалы сетки.

3.Добиться резкого изображения образца путем вращения установочного кольца.

4.Снять размеры образца с точностью до 0,01 мм.

Оформление в рабочем листе производится в следующем порядке:

размер, мм - длина, ширина, высота

max диаметр, min диаметр, высота

( для круглой огранки).

3. Масса камня в граммах и каратах.

Для измерения массы исследуемого камня использовать весы торзионные или весы аналитические. Показатели снять до сотых грамма. Обязателен перевод массы в караты, из расчета 1 карат—0,2г.

Примечание: караты округляют до сотых, причем округляют в большую сторону лишь при последней цифре 9!

4. Работа с лупой.

Лупа бинокулярная БЛ-2-1 с помощью раздвижного обода удобно крепится на голове. Руки при этом остаются свободными. Благодаря стереоскопичности лупы, можно рассматривать детали видимой картины по их глубине и форме, что невозможно при наблюдении в монокулярную лупу.

С помощью лупы определяем тип и форму огранки (см. приложение 2), прозрачность и цвет камня.

Прозрачность :

· прозрачный (например, кварц, топаз, турмалин );

· полупрозрачный (например, сердолик, жадеит);

· непрозрачный (например, бирюза, жемчуг, яшма).

Красота большинства ювелирных камней в значительной степени зависит от их цвета . Простейший способ идентификации цвета минералов -- визуальное определение его на белом листе бумаги при дневном свете (или при освещении лампой дневного света ).

С помощью бинокулярной лупы можно установить: во-первых, неравномерность окраски, во-вторых, количество включений, если они влияют на прозрачность камня.

Задание: провести исследования образца невооруженным глазом и при увеличении лупой, заполнить “шапку” рабочего листа.

Лабораторная работа № 2.

Определение оптического характера, показателя преломления ювелирных камней.

Цели: - практическое изучение устройства полярископа, коноскопа,

рефрактометра;

- овладение приемами работы с данными приборами.

Задачи: - практически овладеть навыками определения оптического

характера ювелирных камней с помощью полярископа и

коноскопа;

- научиться снимать показатели преломления, в том числе

дистанционным методом для кабошонов.

1. Применение полярископа.

Полярископ - прибор, служащий для определения оптического характера самоцветов, т. е. для обнаружения двойного преломления (анизотропности ).

Устройство : полярископ ПГ-2 выполнен в виде корпуса прямоугольной формы, внутри которого размещена лампа накаливания. Для выхода света предусмотрены два окна, закрытые молочными стеклами. На горизонтальной площадке корпуса закреплен один из поляроидов и стержень, на котором с возможностью вертикального перемещения и кругового вращения установлен второй поляроид.

Методика работы.

1. Два поляроида расположить так, чтобы они практически не пропускали свет, получаются так называемые “скрещенные поляроиды”.

2.Минерал положить на одну из граней павильона между поляроидами.

3.Медленно вращать столик с минералом. Наблюдения сравнить с таблицей № 1.

Задание: определить оптический характер образца с помощью полярископа.

Таблица № 1. Основные результаты исследования прозрачных камней с помощью полярископа .

2. Применение коноскопа

Коноскоп -- прибор, служащий для определения осности анизотропных самоцветов.

Устройство : коноскоп состоит из коноскопической линзы, установленной на стержне полярископа.

Методика работы

1.Установить камень в держателе, либо в пинцете под коноскопической линзой.

2. Путем вращения камня, “поймать” оптическую фигуру.

3. Наблюдения сверить по таблице № 2.

Таблица № 2. Оптические фигуры прозрачных камней .

Задание: определить осность анизотропного образца.

3. Применение рефрактометра

Рефрактометр -- прибор для определения пяти основных оптических признаков в диагностике самоцветов:

1. Показатель преломления;

2.Оптический характер;

3.Осность;

4.Оптический знак;

5.Величина двупреломления.

Этот прибор дает значение показателей преломления по калиброванной шкале от 1,35 до 1,81. Например, аквамарин (берилл) дает значение показателей преломления около 1,57-1,58, а голубая шпинель -- 1,73, что обеспечивает легкое разделение этих двух камней. Рефрактометр является одним из наиболее важных приборов, который используется геммологом.

Устройство . Рефрактометр РГ-1 выполнен в виде корпуса прямоугольной формы с откидывающей крышкой. Внутри корпуса размещена оптическая часть прибора, состоящая из осветительной и измерительной частей. Осветительная часть включает защитное стекло и зеркало, измерительная -- призму-столик, объектив, измерительную шкалу, зеркало и окуляр.

Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного внутреннего отражения света при прохождении его из более плотной среды в менее плотную. Лучи света, отраженные от поверхности камня полностью или частично проецируются объективом на измерительную шкалу, наблюдаемую в окуляр. Часть шкалы, на которую падают отраженные лучи, выглядит ярко освещенной, остальная часть затемнена. Показатель преломления камня считывается по положению края тени на шкале.

Методика работы.

1.Установить рефрактометр устойчиво на подставке.

2. В качестве источника света используется осветитель ОГ-2. Манипулируя осветителем, добиться равномерного освещения измерительной шкалы. Если шкала видна не резко, то перемещением окуляра вдоль оси добиться ее резкого изображения.

3. Поместить маленькую каплю иммерсионной жидкости на призму- столик рефрактометра.

4. Тщательно очистить определяемый камень и осторожно установить его площадкой вниз на призму так, чтобы капля растеклась под ним тонким слоем, создавая оптический контакт.

5. Снять показания по шкале.

6. Для снятия камня с прибора, осторожно сдвиньте его с призмы на металлическую пластинку.

7. Удалить спиртом с поверхности призмы-столика остаток иммерсионной жидкости во избежание появления налета.

Примечание : призма-столик изготовлена из стекла с малой твердостью и требует бережного отношения!

3.1. Определение оптического характера с помощью рефрактометра.

При исследовании изотропного камня мы наблюдаем одну постоянно затененную часть, и снимаем один показатель преломления (пример : шпинель -- n = 1,720).

При исследовании анизотропного камня мы увидим, что он дает не одну, а две затененные области, причем одна затенена сильнее, а другая несколько слабее. Точное положение краев этих затененных областей будет меняться в зависимости от ориентации камня (осторожно поворачивать камень на столике, сохраняя все время с ним контакт). В этом случае необходимо снять 8 пар показателей (пример : топаз -- n = 1,614-1,623).

Таким образом, оптический характер исследуемого драгоценного камня определяется по количеству показателей преломления: один показатель – камень изотропный (кубическая сингония, либо изоморфное вещество), два показателя – камень анизотропный (минерал средней или низшей сингонии).

3.2. Определение оптического знака и осности анизотропных минералов.

1. Для одноосных камней видны два края затенения, один из которых, (соответствующий необыкновенному лучу) движется при повороте камня вперед и назад относительно неподвижного края (соответствующего обыкновенному лучу). Таким образом, наблюдают два показателя преломления: n _о - постоянный, n _е - изменяется. Причем n _е необходимо замерять при максимальном удалении его от n _о .

В том случае, когда показатель n _е больше показателя n _о -- камень является оптически положительным, когда меньше -- оптически отрицательным:

n _о > n _е -- 1-

n _о < n _е -- 1+

2. В случае двуосности кристаллов у области затенения видны два края, оба из которых могут передвигаться при повороте камня. Максимальный показатель преломления, определяемый по более удаленному краю затенения, соответствует величине n_g . Минимальный показатель, определяемый по другому краю затенения, соответствует величине n_p .

Снимают 8 пар показателей. Среднее значение вычисляют по формуле: ån / 16 .

Если n_m стремится к n_p (min) - оптически положительный.

Если n_v стремится к n_g (max) - оптически отрицательный.

3.3. Определение величины двупреломления.

Для всех анизотропных камней, одноосных или двуосных, разница между максимальными и минимальными показателями преломления, полученными для любой грани, должна представлять собой полное двупреломление данного камня:

n_o – n_e

n_g – n_p

Задание: определить основные оптические признаки образца с помощью рефрактометра.

3.4. Метод дистанционного наблюдения.

Для измерения показателя преломления кабошонов или очень мелких ограненных камней, которые при обычных измерениях не дают на шкале никакого затенения, существует иная методика.

Методика измерения .

1. Ограничить количество контактной жидкости до минимально возможной капли.

2. Камень установить в центре столика рефрактометра, при этом точка контакта несколько увеличивается за счет контактной жидкости.

3. Удалив глаз от окуляра на расстояние около 30 см, наблюдатель сможет увидеть точку контакта камня и каплю жидкости в виде маленького диска в центре ограниченной части шкалы.

4. При постоянном перемещении поля зрения по вертикали в направлении более высоких показателей в определенном месте контактное пятно из темного становится светлым (за счет полного внутреннего отражения). Необходимо найти такое положение, при котором граница затенения проходит точно посредине пятна. Показание шкалы в этой точке дает показатель преломления камня.

Задание: определить порядок показателя преломления кабошона дистанционным методом.

Лабораторная работа №3.

Приемы работы с микроскопом. Включения в камне.

Цели: - познакомиться с приемами работы на микроскопе МБС-9;

- узнать самые распространенные включения, встречающиеся в минералах.

Задачи: - приобрести практические навыки работы с микроскопом МБС-9;

- научиться диагностировать самоцветы по их включениям, распределению окраски, структурным особенностям.

Для геммолога микроскоп является одним из самых важных приборов. Неоценима помощь микроскопа, когда необходимо отличить один камень от другого, поскольку, изучив под микроскопом включения в камне, можно определить природу образца и даже место его добычи. В повседневной практике эксперту гораздо чаще приходится отличать природные камни от синтетических аналогов и определять имитации, и микроскоп совершенно необходим для выявления подделок.

1. Порядок работы с микроскопом МБС-9.

(Устройство микроскопа МБС-9 подробно изложено в прилагающемся к нему паспорте).

Прибор может работать в различных режимах освещения наблюдаемого объекта: а) в отраженном свете; б) в проходящем свете.

При искусственном освещении свет от электролампы накаливания, проходя через конденсор, падает (в случае работы в отраженном свете) непосредственно на объект. Осветитель при этом закрепляется на шарнирном кронштейне. При работе в проходящем свете осветитель крепится в специальном гнезде на задней стенке основания стола микроскопа. Равномерное освещение по полю достигается поворотом рукоятки зеркала.

2. Включения в камне.

Типы включений:

- твердые;

- жидкие;

- газовые

Твердые :

а) прозрачные;

б) непрозрачные;

в) могут иметь правильную кристаллографическую форму;

г) могут быть изометричными, вытянутыми, волосовидными, игольчатыми;

д) могут составлять агрегаты зерен (’’хлебные крошки’’).

Жидкие : Минералообразующие растворы могут заполнять сферические вакуоли, полости типа “отрицательных кристаллов”, прямые или изогнутые трещины.

В проходящем свете, при повороте камня в пинцете жидкость становится, то темной, то светлой.

Газовые пузыри могут быть круглые, вытянутые, каплевидные.

В проходящем свете представляют собой темные ободки.

Газовые пузыри могут быть одиночными, либо образовывать скопления. Если газовых пузырей много, то лучше смотреть их в положении отраженного света.

Включения объединяются в:

- однофазные (только газ, жидкость или кристалл);

- двухфазные чаще газово-жидкие (пример, индийские изумруды);

- трехфазные содержат газ, жидкость, несколько кристаллов (пример, колумбийские изумруды)

Структурные особенности.

1. Линии роста:

а) прямолинейные (смотреть в проходящем свете) (пример: корунды, кварц, хромдиопсид, циркон);

б) коленчатые (пример: корунды)

в) криволинейные (пример : синтетические корунды)

2. Двойники, которые обнаруживаются с применением скрещенных поляризационных фильтров. (пример: кварц- аметист с бразильским двойником; корунд, клиногумит с полисинтетическими двойниками).

3. Негативные кристаллы -- отрицательные кристаллы, заполненные газово-жидкими включениями (пример: индийский изумруд).

4. Каналы роста, каналы травления. (пример: бериллы, скаполит, данбурит).

5. Линии последовательного роста, которые при повороте камня либо сходятся, либо расходятся:

а) равномерные (в природных камнях);

б) неравномерные ( в синтетике ).

6. Свили – фигуры течения. (пример: стекла искусственные и природные ).

7. Узоры аномального двупреломления (пример : шпинель – просветляющиеся участки вокруг твердого включения, а в синтетической шпинели – “паркетчатость”).

8. Трещины в камне: жидкостные, воздушные (в проходящем свете коричневатые); трещинки спайности (пример: бериллы).

Задание : рассмотреть образец самоцвета под микроскопом в различных режимах освещения, описать включения и структурные особенности камня.

Лабораторная работа № 4.

Определение удельной массы (плотности).

Цели: - познакомиться со способами определения удельной массы самоцветов: гидростатическим и расчетным.

Задачи: - приобрести навыки определения удельной массы ограненных ювелирных камней возможными методами;

- научиться идентифицировать камни по удельной массе с близкими иными диагностическими свойствами.

1. Метод гидростатического взвешивания.

Удельная масса – это отношение массы минерала к объему или массе воды в объеме кристалла: d = P мин / P воды ; причем P воды при 4⁰ С равна 1.

Для определения удельной массы камня используют гидростатические весы. Этот метод применяется одинаково во всех случаях. Будь камень необработанным, с гранями, кабошон, большой или маленький – его плотность может быть определена по данному методу.

d = M в воздухе / M в воздухе -- M в воде ,

где M – вес камня, d – удельная масса.

Методика работы:

1. Взвесить минерал в воздухе.

2. Взвесить минерал в воде.

3. Вывести по формуле удельную массу минерала.

Примечание: результаты, полученные методом гидростатического взвешивания, менее точны для мелких камней, чем для крупных.

2. Расчетный метод.

Расчет удельной массы камня можно рассчитать по формуле:

d = (M / L*S*h*K _огр )* К_рун ,

где М – масса камня в каратах, L – длина, S – ширина, h – высота (все размеры в мм), K_огр – коэффициент огранки, К_рун – поправочный коэффициент на рундист

Коэффициенты огранки:

Поправочные коэффициенты на рундист

Относительная погрешность удельной массы по этой формуле + 10%. Если не удается измерить высоту закрепленной вставки, то ее можно рассчитать. Для этого необходимо умножить ширину (диаметр) камня на коэффициент, зависящий от вида огранки (для ступенчатой и комбинированной огранок он равен 0.8, для остальных – 0.65).

Расчетным методом определяется удельная масса ювелирных камней, не имеющих дефектов огранки. Также данным методом можно рассчитать удельную массу камней в изделии, в том случае, если есть возможность точно снять его размеры.

Задание: рассчитать удельную массу предложенного образца.

Лабораторная работа № 5.

Дихроскоп. Спектроскоп. Устройство, приемы работы.

Цели: - познакомиться с оптическими приборами: дихроскопом и спектроскопом;

- изучить диагностические признаки некоторых самоцветов по характеру плеохроизма и линиям поглощения.

Задачи: - овладеть навыками работы с оптическими приборами: дихроскопом и спектроскопом.

Дихроскоп – прибор для определения плеохроизма в окрашенных анизотропных (двупреломляющих) самоцветах.

Плеохроизм – изменение окраски (и/или ее интенсивности) самоцвета в зависимости от направления наблюдения в кристалле.

Частными случаями плеохроизма являются:

1) дихроизм - два цвета (или оттенка) для одноосных кристаллов;

2) трихроизм - три цвета (или оттенка) для двуосных кристаллов.

С помощью дихроскопа можно определить оптический характер, осность, цвета плеохроизма (либо плеохроизм в своей цветовой гамме).

Виды дихроскопов:

1. Призменный.

2. Пленочный - с двумя поляризационными фильтрами в виде тонких пластинок.

Цвета плеохроизма можно наблюдать в полярископе - в положении “светлого поля”.

Призменный дихроскоп представляет собой трубку с вмонтированным в ней кристаллом кальцита, приклеенными к кальциту стеклянными призмами, окуляром и объективом.

Принцип действия: два проходящих через самоцвет луча разделяются в кристалле кальцита и попадают в окуляр дихроскопа. Мы видим два расположенных рядом участка, которые будут окрашены в цвета прошедших через камень поляризованных лучей: 2 поля – 2 цвета плеохроизма.

Методика работы.

Наблюдать плеохроизм лучше всего в дневном свете. Держать камень пинцетом против света в левой руке, а дихроскоп - в правой. Вращение камня - важный фактор при определении плеохроизма. Если при изменении оптической позиции камня появляется третий цвет - это трихроизм (пример: сапфир – темно- синий и светло- синий, уральский александрит -- пурпурный, зеленый и оранжевый).

Для некоторых камней цвета плеохроизма являются важными диагностическими признаками.

Аксинит – фиолетовый, коричневый, зеленый.

Корнерупин – желтый, коричневый, зеленый.

Цоизит -- розовый, коричневый, зеленый.

Андалузит -- сильный трихроик ( один из цветов кирпичный ).

Турмалин, апатит -- сильные дихроики.

Задание: произвести изучение образца с помощью дихроскопа, описать наблюдаемые цвета плеохроизма.

Спектроскоп - прибор, который служит для разложения светового луча, прошедшего через камень или отраженного от камня.

В зависимости от способа разложения света используют два вида спектроскопов:

1. Призменный.

2. Спектроскоп с дифракционной решеткой.

Призменный спектроскоп . Способ разложения: узкий параллельный пучок белого света, пройдя через призму, превращается в полосу радужных цветов - видимый спектр. Призменный спектроскоп дает более яркий спектр, но ширина его цветных зон не равномерна, она увеличивается по мере приближения к фиолетовому краю.

Спектроскоп с дифракционной решеткой . Способ разложения: пропуская свет через решетку из параллельных линий, расположенных очень близко друг от друга и через равные интервалы, получают видимый спектр. Данный прибор дает равномерное распределение цветовых областей, однако, спектр менее яркий.

Поскольку яркость наблюдаемого спектра очень важна для быстрой диагностики ювелирных камней, рекомендуется применять призменный спектроскоп.

В спектроскопе мы наблюдаем спектр поглощения, т. е. серию темных линий или полос на фоне радужного спектра.

Методика работы.

1. Спектроскоп необходимо установить в специальную подставку, либо в микроскоп (вместо окуляра), либо держать в руках, максимально приблизив к диагностируемому камню.

2. Камень максимально приблизить к осветителю. Важно свести до минимума влияние постороннего света и рассеивание света не прошедшего через камень.

3. Отрегулировать необходимую ширину щели спектроскопа с помощью механизма перемещения, расположенного на внешней стороне корпуса.

Спектры поглощения наиболее распространенных ювелирных камней (величины длин волн в нанометрах =1*10^-9 метра):

Рубин – индикатором является поглощение в красной области (694, 692), связанное с хромом и три линии в голубой области (476, 475, 468).

Красная шпинель – наблюдается разделение яркой линии в красной области на серию линий (эффект “органной трубы”).

Пироп – широкая полоса поглощения в желтой и зеленой областях (620-520).

Альмандин – главные полосы поглощения в зеленой и синей частях спектра (576, 527, 505 и 462).

Спессартин – отличительные полосы в голубой части спектра, связанные с марганцем (495, 484, 462) и широкая полоса поглощения в синей области (432).

Изумруд – типичный спектр поглощения хрома в красной части спектра (682, 679).

Сапфир ( зеленый и голубой ) – главные полосы поглощения связаны с окисным железом (471, 460, 450), причем последняя полоса характерна только для природных камней.

Хризолит – характерны полосы поглощения в голубой части спектра (491, 473, 453).

Синтетический синий кварц – индикатором является спектр поглощения, связанный с кобальтом, где просматриваются три широкие полосы в красной, желтой и зеленой областях (655, 580, 535), причем кобальтовый спектр поглощения характерен для всех синтетических камней синей окраски.

Задание : произвести наблюдения спектров поглощения предложенных образцов с помощью спектроскопа.

Лабораторная работа № 6.

Диагностика изотропных ювелирных камней.

Гранаты и шпинели.

Цель: - изучить на практике методику диагностирования изотропных ювелирных камней;

Задачи: - научиться определять разновидность гранатов по спектру поглощения и по характерным включениям;

- научиться идентифицировать природные шпинели.

1.Диагностика гранатов.

Название ’’гранат’’ используется для обозначения группы минералов, кристаллизующихся в кубической сингонии (изотропны). Данные минералы имеют один и тот же тип химической формулы и образуют одинаковые по форме кристаллы: ромбододекаэдры и тетрагонтриоктаэдры.

Минералоги выделяют в семействе гранатов 2 изоморфных ряда.

Пиральспиты Уграндиты

Пироп Mg₃ Al ₂ ( Si O₄ )₃ Уваровит Ca ₃ Cr₂ ( Si O₄ )₃

Альмандин Fe₃ Al ₂ ( Si O₄ )₃ Гроссуляр Ca ₃ Al₂ ( Si O₄ )₃

Спессартин Mn₃ Al ₂ ( Si O₄ )₃ Андрадит Ca ₃ Fe₂ (Si O₄ )₃

Из них лишь несколько минералов относятся к драгоценным камням: пироп , родолит (ювелирная разновидность пироп-альмандинового ряда), альмандин , спессартин , гессонит (ювелирная разновидность гроссуляра), демантоид и топазолит (ювелирные разновидности андрадита).

Пироп .

Цвет: ярко-красный.

Твердость: 7 - 7.5

Плотность: 3.65 - 3.78

Показатель преломления: 1.70 - 1.780 (чаще 1.740 - 1.750 )

Включения:

· рутиловая сеточка (иглообразные включения),

· кристаллики циркона (здесь может возникнуть аномальное двупреломление в виде ’’пропеллера’’).

Альмандин .

Цвет: коричневато-красный.

Твердость: 7 - 7.5.

Плотность: 3.95 - 4.20

Показатель преломления: 1.780 - 1.830 (чаще 1.780 - 1.810 )

Включения:

· рутиловые сетки,

· часто аномальное двупреломление.

Родолит.

Минерал, который на 70% состоит из пиропа, на 30% альмандиновой составляющей, таким образом, имеет промежуточный состав.

Цвет: красный с лиловым, фиолетовым, розовым оттенками.

Плотность: 3.80 - 3.90

Показатель преломления: 1.750 - 1.780.

Диагностические особенности.

Красные гранаты различают по спектрам поглощения (см. лабораторную работу № 5). Эти гранаты могут быть похожи на шпинель, рубин, стекло. От шпинелей гранаты отличаются по показателю преломления, рубин имеет анизотропный характер, для стекла характерны включения в виде газовых пузырей.

Спессартин.

Цвет: медовый, желтовато-коричневый, красновато-коричневый

Твердость: 7 - 7.5

Плотность: 4.10 - 4.20 (чаще 4.16 – 4.19 )

Показатель преломления: 1.790 - 1.810

Включения: волнистые, заполненные жидкостью, трещинки (“морская рябь”).

Диагностические особенности.

Спессартин можно спутать с гессонитом. Однако спессартин имеет более высокий показатель преломления. Также спессартин похож по внешнему виду на циркон. Но их легко различить, т.к. циркон имеет анизотропный характер с большой величиной двупреломления.

Гессонит (коричный камень - корица)

Цвет: медовый, желто-коричневый

Плотность: 3.50 - 3.70

Показатель преломления: 1.742 - 1.747

Включения: множество мелких прозрачных кристалликов апатита и циркона, придающих камню зернистый вид.

Диагностические особенности.

По внешнему виду можно спутать со спессартином и цирконом. Отличается по показателям преломления и характерным включениям.

Демантоид.

Цвет: зеленый, изумрудно-зеленый, очень хорошо играет на свету.

Твердость: 6 - 6.5

Плотность: 3.80 - 3.85

Показатель преломления: 1.81 - 1.83

Включения: биссолит в виде тонких коричневатых волосков (“конский хвост”).

Диагностические особенности.

По цвету демантоид можно спутать с хризолитом, зеленым цирконом. Демантоид легко диагностируется по изотропному характеру и исключительным включениям.

Топазолит.

Цвет: золотисто-желтый, с зеленоватым оттенком

Твердость: 6.5 - 7

Плотность: 3.75 - 3.85

Показатель преломления: 1.84 и выше.

Включения: характерных нет.

2. Диагностика шпинелей.

Цвет: красный, розовый, оранжевый, голубой, синий, фиолетовый, темно-зеленый, черный.

Кубическая сингония; для природной шпинели характерны узоры аномального двупреломления.

Твердость: 8

Плотность: 3.57 - 3.90 (реже до 4.00 - 4.40)

Показатель преломления: 1.715 - 1.721 (реже выше)

Включения:

· кристаллики “шпинели в шпинели” (характерный признак шпинели). Иногда эти кристаллы имеют слегка округлую форму (пример, камни из Германии);

· значительно реже включения апатита (прозрачные, голубоватые или зеленоватые удлиненные призматические кристаллики);

· включения циркона с ореолом “тензорных трещин”;

· реже слюда в виде мелких чешуек;

· обилие газово-жидких в виде облачных или вуалевых скоплений, а также по трещинам и каналам травления;

· ожелезнение по трещинам и каналам.

Встречается африканская шпинель с эффектом смены цвета. Смена цвета происходит за счет ионов Cr³⁺ , которые отвечают за “александритовый эффект”.

Шпинель с эффектом астеризма встречается в виде 4-х, и 6-ти лучевой звезды. Возникает эффект за счет включений рутила, ориентированных определенным образом (под углом 90⁰ или 120⁰ ).

Диагностические особенности.

Шпинели различных окрасок, в том числе и с эффектом смены цвета, часто имитируют разноокрашенные корунды. Шпинель очень легко распознается по изотропному характеру.

Лабораторная работа № 7.

Диагностика берилла и его разновидностей.

Цель: - изучить на практике методику диагностики бериллов.

Задачи: - научиться идентифицировать природный изумруд от его имитаций;

- научиться определять месторождение изумруда по характерным включениям при наблюдениях под микроскопом.

Берилл . Be₃ Al₂ Si₆ O₁₈ . Цвет – желтовато-зеленый, зеленовато-голубой, розовый и др. Встречаются бериллы с эффектами астеризма, обусловленными чешуйками эльминита.

Разновидности берилла:

1. Изумруд - ( смарагд , эмеральд ) травяно-зеленая окраска ( Cr ).

2. Аквамарин - голубовато-зеленая.

3. Воробьевит - розовая.

4. Биксбиит - (биксбит ) красная.

5. Гелиодор - (давитсонит ) желтая, зеленовато-желтая, золотисто-желтая.

6. Гешенит - яблочно-зеленая, зеленая (не окрашенная Cr ).

7. Гошенит - (ростерит ) бесцветная.

8. Баццит - синяя.

Общие диагностические свойства бериллов.

Сингония гексагональная (гексагональные призмы, пинакоиды). Встречаются в виде кристаллов, друз.

Твердость: 7.5 - 8.

Плотность: 2.5 - 2.9.

Блеск: стеклянный, жирноватый.

Оптический характер: одноосный, отрицательный, иногда аномальная двуосность.

Показатель преломления: 1.56 - 1.60.

Двупреломление: 0.003 - 0.009.

Огранка: изумрудная, бриллиантовая, ступенчатая, кабошон (с астеризмом, эффектом кошачьего глаза).

Изумруд

Цвет: травяно-зеленый, густо-зеленый, окраска часто зональная (чередование темных и светлых полос), связана с Cr.

Плотность: 2.68 - 2.78

Показатель преломления: N_о = 1.572 - 1.600

N_e = 1.566 - 1.596

Двупреломление: 0.005 - 0.009

Плеохроизм: умеренный, от голубовато-зеленого до желто-зеленого.

Люминесценция: слабо красноватая, грязная оранжевато-красная в длинноволновом диапазоне, грязная желтовато-зеленая в коротковолновом диапазоне.

Но, как правило, не люминесцируют!

Включения:

1) двухфазные и трехфазные,

2) присутствие каналов роста.

Колумбийский изумруд (эталон цвета и качества на мировом рынке)

· множество трехфазных включений (жидкость, CO₂ , NaCl),

· большое количество двухфазных включений по трещинам и каналам роста,

· кальцит в виде бесцветных кристаллов,

· пирит в виде кубиков ярко-желтого цвета с металлическим блеском,

· пирротин в виде призм бронзово-желтого цвета с металлическим блеском,

· паризит в виде палочек или крестиков желтовато-оранжевого цвета,

· кварц и альбит в виде белых кристаллов,

· “трапиче” - кристаллы изумруда с углистым черным скелетом.

Индийский изумруд:

· отрицательные кристаллы,

· чешуйки слюды,

· апатит в виде бесцветного кристалла.

Бразильский изумруд:

· тонкие пленки и вуали жидкости,

· большое количество залеченных трещин,

· темная слюда (биотит),

· чешуйки талька,

· бесцветный белый доломит.

Австрийский изумруд:

· большое количество трещин с газово-жидкими включениями в виде перьев, вуалей “садов”,

· обилие минеральных включений: актинолит в виде темно-зеленых досочек, тремолит в виде игольчатых, волокнистых белых кристаллов,

· слюда в виде листиков, чешуек, книжек.

Уральский изумруд:

· залеченные трещинки в виде “садов”,

· трехфазные включения в форме отрицательных кристаллов,

· актинолит в виде “бамбуковых палочек”,

· большое количество слюды (флогопит),

· роговая обманка в виде черных удлиненных кристаллов,

· трещинки в виде “рыбьей чешуи”.

Зимбабве .

· волокнистые включения тремолита.

Облагораживание.

На мировом рынке примерно 80% облагороженных изумрудов с пропиткой трещин маслами (бесцветными, зелеными )

Диагностика: по трещине видна побежалость (разводы), нагреть камень под лампой, в результате на бумаге остается жирное пятно.

Имитации.

Дуплет – сверху гранат, нижняя часть из зеленого стекла, либо таблица изумруда, а павильон из бесцветного берилла, стекла, кварца.

Триплет – сверху бесцветная синтетическая шпинель, затем слой зеленой пасты и павильон из бесцветной синтетической шпинели.

Диагностика: место склейки со скопившимися пузырями можно увидеть под микроскопом. Часто площадка и павильон имеют различные оптические константы.

Аквамарин.

Цвет: зеленовато-голубой (цвет морской волны), равномерная окраска, связанная с Fe²⁺ , Fe³⁺ . Реже встречаются зонально-окрашенные кристаллы с желтым ядром и голубой оболочкой.

Плотность: 2.68 - 2.80

Показатель преломления: N_o = 1.572 - 1.590

N_e = 1.567 - 1.583

Двупреломление: 0.005 - 0.007

Плеохроизм: умеренный, от голубого до зеленовато-голубого, либо бесцветного.

Люминесценция: отсутствует.

Включения:

· обилие газово-жидких в виде перьев, вуалей в каналах;

· тремолит и актинолит в виде игольчатых кристаллов;

· залеченные трещинки,

Облагораживание:

1) путем нагревания до 500⁰ С желтовато-зеленых бериллов (окраска устойчивая),

2) облучением желто-зеленых бериллов (окраска не устойчивая, неестественный интенсивный цвет).

Диагностика:

1) при отжиге минеральные включения будут лопаться, следовательно, кристалл будет насыщен хлопьями, крошками;

2) при облучении кроме неестественного цвета камень приобретает аномальный плеохроизм: от ярко синего до бесцветного.

Аквамарин – Максикс. ( бразильское месторождение )

Цвет: густо-синий, окраска неустойчивая, переходит в желтый, розовый, бесцветный.

Дихроизм: от густо-синего до бесцветного.

Может быть получен и путем облучения бесцветных бериллов.

Морганит или Воробьевит (месторождения в Бразилии, Мозамбике, Намибии ).

Цвет: от густо-розового до бледного с оранжеватым оттенком, окраска связана с Mn, Li, Cs.

Плотность: 2.8 - 2.9

Показатель преломления: N_o = 1.578 - 1.600

N_e = 1.572 - 1.590

Двупреломление: 0.008 - 0.009

Дихроизм: от розового до голубовото-розового, бесцветного.

Люминесценция: слабая, проявляется в голубовато-белых и светло-фиолетовых тонах.

Включения:

· газово-жидкие;

· каналы роста.

Диагностические особенности.

Похож на розовый топаз, рубеллит, розовую шпинель, розовый сапфир, кунцит. Отличается по оптическим константам.

Биксбиит (месторождения в США).

Цвет: густо-красный.

Очень редкая ювелирная разновидность, все константы схожи с бериллом.

Гелиодор.

Цвет: оранжевато-желтый, лимонно-желтый, окраска связана с Fe³⁺ .

Плотность: 2.67 - 2.69

Показатель преломления: N_o = 1.570 - 1.590

N_e = 1.566 - 1.584

Двупреломление: 0.004 - 0.007

Люминесценция: отсутствует

Дихроизм: в своей цветовой гамме

Включения:

· газово-жидкие в трещинах и каналах роста.

Диагностические особенности.

Похож на цитрин, желтый сапфир, желтый циркон, хризоберилл, топаз, турмалин, апатит. Отличается по довольно низким показателям преломления, величине двупреломления, небольшой плотности.

Гошенит.

Цвет: бесцветный.

Плотность: 2.63

Показатель преломления: N_o = 1.566 - 1.580

N_e = 1.562 - 1.570

Двупреломление: 0.004 - 0.008

Диагностические особенности.

Похож на скаполит. Отличается по плотности и показателям преломления.

Лабораторная работа № 8.

Диагностика корундов.

Цель: - изучить диагностические особенности ювелирных разновидностей корундов;

Задача: - научиться идентифицировать рубины, сапфиры.

Корунд. Al₂ O₃ .

Ювелирные разновидности корундов.

1. Рубин – красный (Cr ).

2. Сапфир – синий (Ti⁴⁺ , Fe²⁺ ).

3. Зеленый сапфир (Fe²⁺ , Fe³⁺ , Ti ).

4. Розовый сапфир (Ti, Cr ).

5. Желтый сапфир (Fe³⁺ ).

6. Оранжевый сапфир (падпараджа) (Fe, Ti).

7. Фиолетовый сапфир (Cr, Fe).

8. Лейкосапфир – бесцветный.

Встречаются звездчатые корунды (с 6-ти лучевой звездой); с эффектом кошачьего глаза (с иголочками рутила ); александритовый сапфир с эффектом смены цвета.

Общие диагностические свойства корундов.

Сингония тригональная.

Форма кристаллов: бочонковидная, столбчатая, реже пластинчатая. Двойникование характерно в нескольких направлениях.

Оптический характер: одноосный, отрицательный.

Показатель преломления: N_o = 1.765 – 1.778

N_e = 1.757 – 1.768

Двупреломление: 0.008 – 0.009

Плотность: 3.9 – 4.1

Твердость: 9

Плеохроизм: сильный в своей цветовой гамме.

Люминесценция: рубин, фиолетовый и александритовый сапфир – красная; желтый и оранжевый сапфир – желто-оранжевая; лейкосапфир – красно-оранжевая; синий сапфир – обычно отсутствует.

Спектр поглощения: у рубина хромовая линия на красной части спектра.

Включения: рубин

· рутил – тонкие иголочки (рутиловый шелк ), иногда ориентированные под углом 60⁰ и 120⁰ ;

· кальцит – в виде бесцветных переливающихся ромбоэдров;

· апатит – бесцветный, призматической формы;

· циркон – с тензорными трещинками;

· слюда – в виде чешуек;

· гранат – черные кристаллики округлой формы;

· шпинель – черные октаэдры;

· пирит – кристаллики с металлическим блеском;

· газово-жидкие включения – в виде дактилоскопических узоров;

· ожелезнение по трещинам;

· гексагональная зональность окраски (для бирманских рубинов характерны темно-красные потоки на красном фоне в виде свилей).

Сапфир

· рутил – в виде мелких белых крошек в темно-синих зонах (наблюдать в отраженном свете);

· гексагональная зональность окраски видна очень хорошо (бесцветные полосы чередуются с синими);

Все остальные включения аналогичны с включениями рубина.

Имитации.

Рубин

1. Дуплет: на площадке – гранат (альмандин), остальная часть из красного стекла.

2. Красные гранаты, шпинель. Отличаются по оптическому характеру, спектру поглощения.

Сапфир

Дуплет: на площадке – сапфир, остальная часть из стекла, либо из синтетического сапфира.

Облагораживание.

Для сапфиров уменьшают интенсивность окраски при нагревании до 800-1000⁰ С с реактивами, а затем медленно охлаждают. Усиливают окраску при помощи облучения, при котором цвет камня становится устойчивым.

Для рубинов проводят термодиффузионную обработку, в результате которой происходит уменьшение включений, а вместо рутила остаются дискообразные трещинки. На мировом рынке 60% рубинов составляют облагороженные камни.

Лабораторная работа № 9.

Диагностика минералов группы кремнезема.

Цель : - изучить диагностические особенности разновидностей кварца

Задача: - практически научиться отделять ювелирные камни группы кварца от их имитаций.

1. Монокристаллический кварц (идиохроматический тип окраски).

Горный хрусталь.

Цвет: бесцветный.

Тригональная сингония, по оптическому характеру одноосный, положительный. Это оптически активный минерал, вращает плоскость поляризации света и это выражается в том, что кварц имеет уникальную интерференционную фигуру, которая называется “бычий глаз” (темный крест на радужном фоне, в центре которого яркое пятно).

Плотность: 2.65

Твердость: 7 – 7.5

Показатели преломления: N₀ = 1.544

N_e = 1.553

Двупреломление: 0.009 + 0.001

Включения:

· золотистый тонко игольчатый рутил (кварц-волосатик)

· волокнистый белесый рутил (“волосы Венеры”) ;

· ориентированный рутил под углом 120⁰ , создающий эффект астеризма в виде 6-ти и 12-ти лучевой звезды.

Диагностические особенности.

По осности и оптическому знаку отличается от скаполита (одноосный, отрицательный), кордиерита (двуосный, отрицательный).

Облагораживание.

При прокаливании до 600⁰ С возникает эффект лунного камня или эффект иризации за счет растрескивания кварца по плоскостям спайности. Такой кварц очень похож на лунный камень, но их необходимо различать. Полевой шпат в отличие от кварца двуосный, не имеет такой оптической фигуры, как “бычий глаз”, и при исследованиях под микроскопом можно наблюдать плоскости полисинтетического двойникования, тогда как у кварца видны лишь мелкие трещинки.

Обжигом кварца можно получать различные ювелирные разновидности. Наиболее распространены облагороженные таким путем аметисты и цитрины.

Аметист.

Цвет: фиолетовый различной интенсивности, с розовым, красноватым, пурпурным оттенками.

Плеохроизм: отчетливый в интенсивно окрашенных камнях от пурпурно-фиолетового до бесцветного.

Включения:

· заполненные жидкостью трещины (“тигровые полосы” );

· гематит в виде иголочек (“лапки жука” );

· ожелезнение по трещинам;

· зональность окраски по секторам;

· полисинтетическое двойникование под углом 120⁰ , наблюдаемое через скрещенные поляризационные фильтры при совпадении оптической оси камня с осью микроскопа (бразильский двойник). Природный кварц, имеющий бразильский двойник, не показывает фигуры “бычий глаз”, имеет просто крест.

Диагностические особенности.

Аметист можно спутать с корундом, шпинелью, топазом, флюоритом и кунцитом. Идентификация аметиста ведется по физическим константам, неравномерности окраски и наличию жидкостных включений, образующих “тигровые узоры”.

Облагораживание.

Под воздействием солнечного света аметист может выцветать. То же самое происходит при нагревании его до 200⁰ С. Данный процесс обратим при охлаждении и в темноте, но восстановленный цвет менее интенсивен.

При нагревании камня до 500⁰ С происходит необратимое обесцвечивание аметиста. Встречаются лишь редкие случаи, когда может быть восстановлена окраска при последующем ионизированном облучении.

При прокаливании камня более 500⁰ С, окраска утрачивается, но возникает насыщенная устойчивая желтая окраска.

Цитрин.

Цвет: лимонно-желтый, золотисто-желтый, коричневато-желтый.

Очень редкий в природе кварц с интенсивным цитриновым цветом. На рынке – это, как правило, облагороженный аметист.

Дихроизм: очень слабый, в облагороженных камнях – отсутствует.

Диагностические особенности.

Окраска цитрина и топаза в ограненном виде одинаковая. Цитрин отличается от топаза более низкой твердостью и плотностью.

Дымчатый кварц.

Цвет: серый, коричневато-серый, от бледно до густо-коричневого, желтовато-серый.

Дихроизм: от фиолетово- до зеленовато-дыматого.

Дымчатая окраска данного минерала не устойчива, исчезает при нагревании до 300⁰ С с образованием устойчивой цитриновой окраски, но не большой интенсивности.

Морион.

Цвет: темно-коричневый, черный.

В природе морион редко бывает прозрачным, чаще просвечивает в тонких сколах.

При нагревании до 320-350⁰ С черная окраска переходит в устойчивую цитриновую окраску высокой интенсивности.

Розовый кварц.

Цвет: от нежно до густо-розового, иногда с пурпурным оттенком.

Очень редко бывает прозрачным, чаще полупрозрачный.

Включения: белесый игольчатый рутил, который обуславливает эффект астеризма (12-лучевая звезда).

Люминесценция: темно-фиолетовая, очень малой интенсивности. Данный камень – единственный из всех кварцев, который обладает люминесценцией.

Празеолит.

Цвет: луково-зеленый, слегка желтоватый оттенок.

В таком виде в природе празеолит не встречается. Он представляет собой отожженный аметист при температуре 500⁰ С или цитрин. Таким образом облагородить можно природные камни только из двух месторождений: “Монтесума” в Бразилии и из штата Аризона, США.

Диагностические особенности.

По внешнему виду празеолит похож на берилл, оливин и турмалин. Отличается физическими характеристиками.

2. Поликристаллический кварц (аллохроматический тип окраски).

Это горная порода, которая в большинстве состоит из кварца со значительными примесями.

Авантюрин.

Представляет собой мелкозернистый кварцит с вростками слюды, гематита, гетита, которые могут быть ориентированы.

Цвет: любой, чаще используют коричневый, красновато-коричневый, зеленый, голубовато- зеленый, серебристо-серый.

Имитация – авантюриновое стекло любого цвета с металлическими опилками, которые хорошо идентифицируются при увеличении.

Празем.

Цвет: светло-зеленый, луково-зеленый, болотный.

Не прозрачный, слегка просвечивающий. Цвет зависит от мельчайших включений никельсодержащих силикатов, фуксита (хромовая слюда).

Кошачий глаз – зеленый, желтовато-зеленый.

Тигровый глаз – чередование медово-желтых и темно-коричневых полос.

Соколиный глаз – голубовато-серый.

Данные разновидности представляют собой псевдоморфозы кварца, где форма прежнего минерала замещена кварцем по параллельным волокнистым срастаниям других минералов (актинолита, роговой обманки, хризотил асбеста и т. д.).

Имитация -- стекловолокно.

3. Скрытокристаллический кварц.

Представляет собой поликристаллическую горную породу с кварцевыми частицами очень маленьких размеров.

Халцедоны.

Цвет: серый, желтовато-серый, рыжевато-коричневый.

Все физические константы по сравнению с кварцем понижены.

Плотность: 2.57 – 2.64

Твердость: 6.5 – 7.

Показатели преломления: N₀ = 1.539 – 1.544

N_e = 1.526 – 1.535

Двупреломление: 0.004 – 0.009

Разновидности халцедонов:

1. Хризопраз – яблочно-зеленый.

2. Сердолик – оранжевый, красновато-оранжевый, желтовато-оранжевый.

3. Сард – (сардер ) бурый, буро-коричневый.

4. Карнеол – красный, красновато-бурый.

5.Гелиотроп – не прозрачный камень темно-зеленого цвета, с разбросанными ярко-красными пятнами.

6. Сапфирин – синий, молочно-синий, голубой.

7. Плазма – светло- и луково-зеленый.

Рисунчатые халцедоны.

8. Кремень – любого цвета со значительной примесью других минералов, которые и придают ему окраску. Различают пейзажный кремень (крупноблочный рисунок) и рисунчатый кремень (мелко блочный рисунок).

9. Агат – имеет концентрический зональный рисунок. Так называемый моховой агат (дендро-агат ) халцедон, в котором рисунок обусловлен вростками скелетных кристаллов других минералов.

10. Переливт – разновидность уральского агата, в котором слои халцедона как бы “текут” причудливыми струями и полосами, а цвет переливается от белого и голубоватого до желтоватого, оранжевого и красного.

11. Оникс – прямолинейный зональный рисунок.

12. Яшмы – очень тонкокристаллические кремневые агрегаты, цвет и рисунок которых самый разнообразный.

Имитаций халцедонов нет, но могут быть искусственно прокрашенные разновидности.

Лабораторная работа № 10.

Диагностика опала: обыкновенного и благородного.

Цель: - изучить диагностические особенности разновидностей обыкновенных и благородных опалов.

Задача: - научиться идентифицировать природный опал, а также его имитации.

Опал – скрытокристаллический кремнезем, содержащий переменное количество воды (6 – 10%) SiO₂ * nH₂ O. Часто он содержит примеси (Al₂ O₃ , Fe₂ O₃ , FeO, CaO и др.), которые могут оказывать влияние на окраску минерала.

Опал представляет собой аморфное вещество глобулярного строения. Глобулы из кристобалита и тридилита могут располагаться как хаотично, так и в плотной упаковке.

Обыкновенный опал – глобулы разного размера, расположенные в беспорядке и рассеивающие только белый свет, не разлагая его на спектр.

Благородный опал – глобулы одинакового размера, расположенные по закономерному порядку, разлагают белый свет на спектр, что приводит к эффекту опалесценция.

Изотропный минерал, иногда с аномальным двупреломлением.

Плотность: 1.9 – 2.1

Твердость: 5 – 6

Показатель преломления: 1.44 – 1.46

Люминесценция: у благородных черных и белых опалов часто белая, голубовато-белая, зеленовато-белая; у огненных опалов – ярко-желтая, оранжевая, красная. Кроме того, природные благородные опалы обнаруживают продолжительную постфосфорисценцию.

Разновидности благородного опала.

1. Арлекин (Восточный опал ) – с разнообразной пятнистой опалесценцией на ярком огненном фоне.

2. Царский опал (разновидность арлекина) – темно-красное или бронзовое ядро с травяно-зеленой каймой и неокрашенной внешней зоной.

3. Опал – “кошачий глаз” – концентрически-зональная опалесценция в ярко-зеленых тонах.

4. Водяной опал – прозрачный.

5. Джиразоль (разновидность водяного опала) – просвечивающий голубоватый опал со слабой красновато-золотистой опалесценцией.

6. Лейкозос – молочно-зеленый опал с опалесценцией в ярких зеленых и кроваво-красных тонах.

7. Черный опал – самая дорогая разновидность с игрой иризирующих цветов на темно-сером или черном фоне.

8. Огненный опал (месторождения Латинской Америки) – прозрачный красновато-оранжевого цвета без эффекта опалесценции.

Для описания размера цветных пятен применяются специальные термины, такие, как пинфайе (фейерверк, точечные искры на темном фоне), флейм (игра цветов в виде красных полос подобных языкам пламени), флеш (цветовая игра в виде внезапных бликов одной окраски).

Разновидности обыкновенного опала.

1. Празопал – нежно-зеленый.

2. Опал-агат, опал-оникс – с окрашенными слоями.

3. Моховой опал – с моховидными включениями.

4. Деревянистый опал – псевдоморфоза по окаменелому дереву с концентрическим рисунком ( по годовым кольцам дерева).

Имитации.

1. Стекло Слокума – стекло слоистой структуры, с показателем преломления – 1.50

2. Радужные стекла с опалесценцией в прожилках.

3. Составные камни: триплеты – верхняя часть кабошона из стекла, пластика или горного хрусталя, в районе рундиста – благородный опал и подставка из обыкновенного опала. Между благородным и обыкновенным опалом может быть склейка, а может быть и природный переход. Реже составляют дуплеты из благородного опала и обыкновенного, причем верхнюю часть покрывают лаком.

Облагораживание.

Суть процесса заключается в затемнении фона с помощью пропитки органическим веществом и последующим его выжиганием (пламенем, либо кислотой). При этом получается усиление игры цвета. Легко диагностируется при увеличении.

Лабораторная работа № 11.

Определение самоцветов с близкими диагностическими свойствами.

Цель: - изучить диагностические свойства камней похожих друг на друга по внешнему виду;

Задача: - научиться идентифицировать ювелирные камни по определяющим диагностическим признакам.

Диагностические свойства некоторых ювелирный камней.

Хризолит ( оливин ) Хромдиопсид ( диопсид )

Желтовато-зеленый светло-зеленый

Двуосный, положительный

N = 1.650-1.703 N = 1.664-1.730

Двупрел .: 0.036-0.040 0.024-0.031

Включения: -- циркон с -- параллельные линии

тензорными трещинками роста

Топаз Данбурит

Бесцветный, винно-желтый, розовый

Двуосный, положительный

N = 1.609 -1.643 N = 1.627-1.639

Двупрел.: 0.008-0.010 0.006-0.009

Плотность: 3.53 + 0.04 3.00+ 0.02

Апатит Андалузит

Зеленый, желтовато-зеленый

твердость: 5 твердость: 7.5

одноосный, отрицательный двуосный, отрицательный

N = 1.628 – 1.649

двупрел.: 0.002-0.006 0.007-0.013

плеохроизм: сильный дихроик сильный трихроик ( один

из цветов кирпичный )

Апатит Турмалин

( смотри выше ) ( смотри ниже )

по показателям преломления

Турмалин Андалузит

( смотри ниже ) ( смотри выше )

по осности, двупреломлению, цветам плеохроизма

Турмалин Актинолит

Зеленый

одноосный , отрицательный двуосный , отрицательный

N = 1.614 – 1.660

двупреломление: 0.020 – 0.025

плеохроизм: сильный дихроик сильный трихроик

Бразилианит Амблигонит

Желтовато-зеленый

двуосный, положительный

N = 1.599-1.624 N = 1.602-1.646

Двупрел.: 0.019-0.021 0.024-0.030

Аксинит Корнерупин Цоизит

Коричневый, желто-зеленый, коричнево-зеленый

двуосный

отрицательный отрицательный положительный

N = 1.673-1.693 N = 1.660-1.699 1.690-1.706

Nm = 1.685 Nm = 1.676 Nm = 1.703

двупрел.: 0.010-0.014 0.0120-0.017 0.006 -0.010

сильные трихроики: коричневый, зеленый, а также

фиолетовый желтый розовый

Кварц Скаполит Кордиерит

Бесцветный, фиолетовый, розовый

одноосн., положит. одноосн, отрицат. двуосн., отрицат.

N = 1.544-1.553 N = 1.532-1.572 N = 1.531-1.596

двупрел.: 0. 006- 0. 011 0.004-0.026 0.008-0.014

Включения: “тигровые каналы роста гематит, полевой шпат

полосы”

фигура “бычий глаз”

Циркон Сфен ( титанит )

Желтовато-коричневый, красновато-коричневый, зеленый

одноосный, положительный двуосный, положительный

N = 1.810-1.984 N = 1.900-2.030

двупрел.: 0.050-0.055 0.100-0.135

сильное раздвоение задних ребер:

-- при 6-ти кратном увеличении -- визуально

твердость: 7 – 7.5 твердость: 5 – 5.5

плотность: 4 – 4.7 плотность: 3.53

Лабораторная работа № 12.

Диагностика стекол: природных и искусственных.

Цель: - изучить диагностические особенности природных и искусственных стекол;

Задача: - научиться определять искусственные стекла, отличать их от минералов

1. Природные стекла.

Молдавит ( влтавинит ) – стекло метеоритного происхождения – тектит.

Изотропен без аномалий.

Цвет: бутылочно-зеленый, зеленовато-коричневый

Твердость: 5.5

Плотность: 2.3 – 2.5

Показатели преломления: N=1.48 – 1.52 ( чаще 1.50 )

Включения: большое количество газовых пузырей и свилей.

Обсидиан - стекло вулканического происхождения.

Цвет: зеленый, серый, сургучного цвета (пятнистая структура )

Твердость: 5 – 5.5

Плотность: 2.3 – 2.6

Показатель преломления: 1.44 – 1.55 (чаще 1.48 – 1.52 )

Включения:

· гематит (черный непрозрачный кристалл);

· минеральная пыль (мелкие светящиеся точки, наблюдаемые в скрещенных фильтрах);

· трещинки (дугообразные, сферические);

· неравномерность окраски;

· чаще всего без газовых пузырей.

Иризирующий обсидиан

Цвет: серебристый, золотистый оттенок (из-за многочисленных включений).

Встречается обсидиан с эффектом кошачьего глаза (с ориентированными включениями); арахисовый обсидиан (штат Юта, США) - черный с радиально-лучистыми агрегатами полевого шпата (“снежинки”);

радужный обсидиан (Мексика) – от серого до черного с разноцветными полосами, кольцами, которые хорошо просматриваются при определенном освещении.

Лешательерит – чистое кварцевое стекло из Ливийской пустыни.

Цвет: бледно желтовато-зеленый, с легкой опалесценцией

Твердость: 6

Плотность: 2.2

Показатель преломления: 1.46

2. Искусственные стекла.

Изотропные; очень часто наблюдается аномальное двупреломление в виде сходящихся и расходящихся балок

Цвет: абсолютно любой

Твердость: 5 – 6

Плотность: 2.3 – 4.5 ( чаще небольшая )

Показатель преломления: N=1.44 – 1.9 ( чаще 1.44 – 1.72)

Включения: свили, газовые пузыри

Диагностические особенности.

Стекло имеет очень низкую теплопроводность (теплое на ощупь), на огранке обычно видна машинная обработка низкого качества.

Лабораторная работа № 13.

Диагностика янтаря, жемчуга, коралла и их имитаций.

Цели: - познакомиться с разновидностями янтаря, их диагностическими свойствами; изучить характеристики возможных имитаций янтаря;

- изучить диагностические признаки речного, морского и культивированного жемчуга;

- изучить диагностические особенности коралла.

Задача: - научиться идентифицировать янтарь, жемчуг, коралл и их имитации.

1. Янтарь – ископаемая смола хвойных деревьев. Различают несколько разновидностей янтаря, свойства которых практически идентичны.

Сукцинит ( Балтийский янтарь ).

Цвет: желтый от беловатого до коричнево-желтого оттенков.

Прозрачность: от прозрачного до замутненного, иногда почти не прозрачный из-за обилия мелких пузырьков воздуха.

Симетит ( Сицилийский янтарь ).

Цвет: бурый, красноватый до черного, реже желтый.

Румынит ( Румынский янтарь ).

Цвет: бурый, красноватый до черного, реже желтый.

Нередко сильно трещиноватый, но при этом хорошо полируется.

Бирмит ( Бирманский янтарь ).

Цвет: коричневый.

Включения: наблюдается обилие насекомых, иногда примешиваются прожилки кальцита.

Общие диагностические свойства янтаря.

Твердость: 2.5 – 3 (наиболее твердый -- бирмит)

Плотность: 1.04 – 1.10 (меньшей плотностью обладают полупрозрачные камни, из-за обилия пузырьков воздуха).

Показатель преломления: N=1.54

Включения:

· растения, насекомые;

· кристаллики пирита;

· газовые и газово-жидкие.

Янтарь легко электризуется. В наэлектризованном состоянии он может притягивать бумагу.

Имитации.

Амброид (прессованный янтарь ). С 1881 г. амброид производится в большом количестве из обломков балтийского янтаря путем нагревания до 200-250⁰ С и прессования в общую массу.

Диагностические особенности.

1. При наблюдениях в полярископе образец всегда светлый.

2. При увеличении с помощью лупы видны структуры течения в виде глобул прозрачного янтаря среди замутненной массы, по определенным линиям;

3. Вытянутые пузыри (в природном янтаре пузыри сферические);

4. Могут быть совершенно прозрачными и иметь свилеватость;

5. Наблюдается яркая молочно-голубая люминесценция.

Копал и каури - природные смолы Новой Зеландии, близкие к янтарю по внешнему виду и по свойствам.

Диагностические особенности.

1. Большая легкоплавкость по сравнению с янтарем (приложить нагретую иглу).

2. Большая растворимость в эфире. От капли эфира копал становится липким, а после растворения эфира остается жирное пятно.

3. Склонность к образованию трещин на поверхности.

4. Мягче янтаря (чувствуется при надавливании на него лезвием ножа).

Искусственные смолы, пластмассы – целлулоид (нитрат целлюлозы) в настоящее время применяется редко из-за легкой воспламеняемости; целлон и родоид (ацетат целлюлозы) применяется довольно часто; галалит и эриноид (казеиновые пластмассы); бакелит и каталин (фенолформальдегидная конденсация).

Диагностические особенности.

1.Удельный вес данных пластмасс выше удельного веса янтаря. Это можно проверить с помощью насыщенного раствора поваренной соли (10 ч. л. на 1 стакан воды): пластмассы в таком растворе будут тонуть, а янтарь – плавать.

2.Не корректный способ! Определение поведения материала под ножом . Острым лезвием перочинного ножа аккуратно сделать срез на краю отверстия бусин. При этом природный янтарь, прессованный и копал крошатся, а пластмасса сходит стружкой, бакелит режется с трудом, целлулоид, родоид режутся значительно легче, а эриноид по вязкости занимает промежуточное положение.

3.Испытание в пламени. Полученную крошку, стружку нагревают на лезвии ножа над спиртовкой. При этом янтарь и копал горят с выделением ароматического дыма, целлулоид сгорит мгновенно, бакелит лишь обугливается, а эриноид при обугливании пахнет подгоревшим молоком.

Стекло. Легко диагностируется, так как обладает более высокой твердостью и плотностью, а также более холодное на ощупь.

2. Жемчуг – продукт жизнедеятельности моллюсков. Образования округлой или неправильной формы, возникающие при отложении слоев арагонита (СаСО₃ ) вокруг какого-либо центра в полости моллюсков.

Цвет: белый, иногда с оттенками серебристого, желтый, кремовый, розовый, голубой, красный, черный.

Прозрачность: непрозрачный, иногда встречается слегка просвечивающие жемчужины.

Блеск: перламутровый. Это важное свойство жемчуга, которое объясняется преломлением и отражением лучей в слоях арагонита. Наибольшим блеском обладает жемчуг с Персидского залива.

Твердость: 2.5 – 4.5

Плотность: 2.60 – 2.78

Люминесценция: часто голубая, зеленоватая.

Диагностические особенности.

1.При увеличении можно наблюдать на поверхности жемчужины очень тонкие извилистые линии, которые являются границами тонких отложившихся слоев.

2.С помощью лупы при осмотре отверстия бусины легко можно увидеть концентрические линии роста (кольца).

Подкрашенный жемчуг . Отличить искусственную подкраску можно под микроскопом, так как она распределена неравномерно.

Культивированный жемчуг. С 1915 г. в Японии успешно начали выращивать жемчуг. В культивированных жемчужинах имеется ядро из перламутра, на которое нарастает плоская или слегка изогнутая слоистая структура. Обычная толщина покрытия – 0.5 мм, в лучшем случае – 2 мм и более, что достаточно редко.

Диагностические особенности.

1.Культивированный жемчуг имеет восковой блеск, так как наружное покрытие пропускает свет сильнее, чем вещество природного жемчуга.

2.При осмотре отверстия бусины можно увидеть резкую границу между ядром и наружным покрытием. Вдоль границы часто наблюдается черная полоска конхиолина, образованного моллюском в знак “протеста” перед тем, как приступить к отложению жемчужного слоя. Ниже границы не наблюдается каких-либо линий роста, тогда как в природной бусине их много, причем ближе к центру они становятся желтыми и коричневыми.

3.Для культивированного жемчуга характерны темные приповерхностные вздутия, похожие на варикозное расширение вен.

Имитации.

Стеклянные или перламутровые шарики , покрытые жемчужной эссенцией, полученной из рыбьей чешуи.

Диагностические особенности.

1.На поверхности не наблюдается тонких параллельных зубчатых линий – верного признака роста жемчужин.

2.Покрытие вокруг отверстия бусины отслаивается.

3.Удельный вес имитаций: 2.85 – 3.18; у плохих подделок: 2.33; у имитаций с восковым наполнением: 1.55

4.Наблюдается люминесценция в ультрафиолетовых лучах.

3. Коралл – продукт моря, состоящий из известковых скелетов множества мельчайших полипов. Содержит в основном карбонат кальция в форме кальцитовых волокон, расходящихся по радиусу от центра коралловых ветвей.

Цвет: белый, розовый, оранжево-розовый, ярко-красный, темно-красный, редко голубой, черный.

Плотность: 2.68

Твердость: 3.5 – 4

Показатели преломления: N_o =1.658

N_e =1.487

Двупреломление: 0.170

С увеличением органического вещества в составе коралла уменьшается плотность и показатели преломления (красный коралл содержит 1-3% органического вещества, а в черном коралле его содержание достигает иногда 100%).

Облагораживание – подкрашивание кораллов в желаемый цвет, чаще всего в красный и розовый. Такие кораллы легко распознаются по наличию природного цвета в отверстии бусины и по неравномерности окраски.

Имитации.

В качестве имитаций кораллов используют кости животных, розовый жемчуг, гипс, стекло, пластмассы (галалит), каучук. Природный коралл легко диагностируется по реакции с HCl, наличию зонального или сетчатого рисунка, особой зернистой структуре, плотности.

Лабораторная работа № 14.

Определение некоторых поделочных камней и их имитаций .

Цель: - изучить диагностические признаки поделочных камней и их имитаций.

Задача: - научиться идентифицировать природные поделочные камни и отличать их от имитаций.

1. Бирюза -- CuAl₆ [PO₄ ]₄ (OH)₈ *5H₂ O. Обычно представляет собой микро- и скрытокристаллический агрегат, выполняющий прожилки, формирующий желваки, включения неправильной формы, почковидные образования.

Непрозрачна, в тонких сколах просвечивает.

Цвет: небесно-голубой, голубовато- и яблочно-зеленый, реже зеленовато-бурый.

Твердость: 5 - 6

Плотность: 2.40 – 2.88, варьирует из различных месторождений:

- Синайский полуостров (египетская) 2.81;

- Иран 2.75 – 2.85;

- Израиль 2.56 – 2.70;

- КНР (Тибет) 2.72;

- США 2.6 – 2.7;

- Бразилия 2.40 – 2.65;

- Узбекистан 2.43 – 2.88.

Триклинная сингония, двуосная, положительная.

Показатели преломления: N_g =1.650, N_m =1.620, N_p =1.610

Двупреломление: 0.040

Плеохроизм: слабый – от бесцветного до бледно-голубого или бледно-зеленого.

Люминесценция: может быть светло-голубая и желтовато-зеленая.

Диагностические особенности.

Бирюза характеризуется по своей структуре поверхности – на аморфном бледно-голубом фоне видны мелкие обломки и включения беловатого материала, нередко наблюдаются мелкие бурые прожилки лимонита. В египетской бирюзе, которая имеет интенсивную голубую окраску и сильнее просвечивает, чем другие разновидности, можно увидеть мелкие темно-синие диски в массе светлого материала.

Твердость лучших сортов бирюзы около 6, а твердость низших сортов и синтетических имитаций всегда меньше 6. Восковой блеск излома также является характерной особенностью бирюзы.

Имитации.

Спрессованная под высоким давлением и пропитанная масса из порошка или мелких кусочков, которая имеет более низкую твердость, небольшую плотность и большую пористость.

Одонтолит (“костяная бирюза”) представляет собой окаменелые остатки костей животных, содержащих апатит и вивианит, обуславливающих серовато-голубую окраску. От бирюзы его отличают по характерному рисунку костей, по реакции с HCl и более высокой плотности.

Варисцит (“австралийская бирюза”) – водный фосфат алюминия, идентифицируется по более низкой твердости, показателям преломления и меньшим двупреломлением.

Хризоколла – водный силикат меди – отличается от бирюзы по малой твердости (3) и низкой плотности (2.2).

Имитации из стекла, фарфора, эмали, пластмассы не обладают поверхностной структурой, типичной для природной бирюзы, часто содержат небольшие пузырьки близ поверхности.

2. Малахит Cu₂ [CO₃ ](OH)₂ . Встречается в виде плотных натечных образований, а также землистых выделений.

Цвет: от светло-зеленого с голубым (бирюзового) до густого темно-зеленого (“плисового”).

Твердость: 3.5 – 4.

Плотность: 3.9 – 4.

Двуосный, отрицательный.

Показатели преломления: N_g =1.909, N_m =1.875, N_p =1.655

Плеохроизм: бесцветный, желтовато-зеленый и густо-зеленый.

Диагностические особенности.

Малахит хрупкий, в изломе имеет шелковистый отлив. При взаимодействии с соляной кислотой растворяется с выделением углекислого газа.

3. Лазурит Na₃ Ca[AlSiO₄ ]₃ S. Встречается в виде тонко-, мелко- и среднезернистых агрегатов, входит в состав декоративной породы, называемой ляпис-лазурь .

Цвет: фиолетово-синий, голубой, зеленовато-синий.

Твердость: 5 – 6.

Плотность: 2.38 – 2.42.

Показатель преломления: N=1.502 – 1.505.

Люминесценция: иногда слабая оранжевая, бледно-розовая, темно-голубая.

Диагностические особенности.

Идентифицируется лазурит по характерному цвету, физическим свойствам, а также включениям пирита, кальцита, полевых шпатов. Под действием соляной кислоты растворяется с выделением сероводорода.

Имитации.

Окрашенная яшма (“швейцарский лазурит”), лазулит, содалит, азурит, стекло.

4. Родонит Mn₅ [Si₅ O₁₅ ]. Обычно представлен сплошными плотными или зернистыми агрегатами.

Цвет: алый, малиновый, розовый, иногда с сероватым оттенком. Для агрегата характерны прожилки и дендриты оксидов марганца черного цвета.

Твердость: 5.5 – 6.5.

Плотность: 3.4 – 3.7.

Двуосный, отрицательный.

Показатели преломления: N_g =1.730 - 1.744, N_m =1.726 - 1.735, N_p =1.721 - 1.728

Двупреломление: 0.011 – 0.013.

Плеохроизм: желто- и розово-красный, красно-желтый.

Диагностические особенности.

Окраска минерала очень неравномерная. Излом неровный, раковистый. Встречаются прозрачные разности в тонком слое. Отчетливый плеохроизм и характерные физические константы.

Лабораторная работа №15.

Контрольное задание.

Цель: - проверить знания и умения студента по идентификации предложенного образца самоцвета в геммологической лаборатории.

Порядок проведения работы.

1. Провести исследование образца невооруженным глазом и при увеличении лупой. Измерить массу и снять размеры.

2. Определить оптический характер образца с помощью полярископа.

3. С помощью коноскопа “поймать” оптическую фигуру и по ее характеру определить осность образца.

4. Определить основные оптические характеристики образца с помощью рефрактометра.

5. Рассмотреть образец под микроскопом в различных режимах освещения, описать включения и структурные особенности камня.

6. Рассчитать удельную массу предложенного образца.

7. Рассмотреть образец под дихроскопом, описать цвета плеохроизма.

8. Произвести наблюдение спектра поглощения образца с помощью спектроскопа, нанести линии поглощения на шкалу в рабочем листе.

9. Проанализировав полученные данные, идентифицировать образец и в рабочий лист занести как результат (приложение 1).

При выполнении контрольного задания разрешается пользоваться таблицами для диагностики минералов.

Список литературы.

1. Андерсон Б. Определение драгоценных камней. – М.: Мир, 1983. – 55с.

2. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. – М.: Недра, 1986. – 283с.

3. Куликов Б.Ф. Словарь камней-самоцветов. – Л.: Недра, 1982. – 159с.

4. Минералогические таблицы. Справочник. Под ред. Семенова Е.И. – М.: Недра, 1981. – 398с.

5. Смит Г. Драгоценные камни. – М.: Мир, 1980. – 586с.

6. Шуман В. Мир камня. Драгоценные и поделочные камни. – М.: Мир, 1986. – 262с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рабочий лист для идентификации ювелирных камней